2.1 简谐振动 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

高二年级物理 第二章 　机械振动 自学探究学案 学习内容：2.1 简谐振动 主备: 闲云 时间 ： 月 日 班 级 姓名 学习目标-核心素养物理观念∶ 物理观念1.知道机械振动及简谐振动的概念 2.知道什么是弹簧振子，明确弹簧振子是理想化的物理模型 3.认识简谐运动的位移-时间图。 科学思维∶1. 会运用理想化方法建构弹簧振子模型； 2.通过证明弹簧振子的位移-时间图像是正弦曲线，培养学分析和推理的思维能力。 3.强化学生用图像直观描述物理过程的思维能力。 科学探究：经历探究简谐运动规律的过程，能分析数据、发现特点、形成结论。 科学态度与责任∶通过弹簧振子位移随时间变化规律的研究，体会实事求是的科学态度与科学精神。通过生活实例和现象的分析，认识到物理在生产生活中的实际价值和意义。 自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗） 一．机械振动 (1)定义：物体(或物体的一部分)总是在某一位置附近的__ ，叫机械振动，简称振动。 (2)运动特征：1.有一个“中心位置”，即____位置，也是振动物体静止时的位置； 2.运动具有________ 。 例1：观察判断下列物体的运动是否是机械振动： 小组活动：再举一些生活中有关机械振动的实例 。 二.弹簧振子 (1)弹簧振子定义：弹簧振子是指____和____所组成的振动系统，是一种____模型。 (2)振子模型条件：1.忽略摩擦力等各种阻力； 2.小球看成质点； 3.能忽略弹簧质量; 4.弹簧始终在弹性限度内。 （3）理论分析水平振子的运动 如图 ，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽 略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。弹簧未形 变时，小球所受合力为 0，此时小球处于O点。把小球 拉向右方，然后放开，请尝试从理论分析小球做什么运动。 分析： 1.小球从AO: 小球受弹力方向____，加速度大小逐渐____，速度大小逐渐____。 思考：小球运动到O点继续运动吗？ 2.小球从OB: 小球受弹力方向____，加速度大小逐渐____，速度大小逐渐____。 3.小球从BO: 小球受弹力方向____，加速度大小逐渐____，速度大小逐渐____。 4.小球从OB: 小球受弹力方向____，加速度大小逐渐____，速度大小逐渐____。 结论：小球的运动____（是或不是）机械振动。 （4） 观察弹簧振子的运动，验证我们的推论。 三.弹簧振子的位移—时间图像 认真阅读课文，建立以下概念 （1）．振子的位置表示：借助________描述振子的位置。 以小球的________为坐标原点，沿着它的_____方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置的某一侧时它对平衡位置的距离为正，在平衡位置另一侧时它对平衡位置的距离为____。 （2）.振子相对平衡位置的位移（振子在某时刻的位移）： 振子相对平衡位置的位置坐标，即从平衡位置指向振子在该时刻位置的____线段。 小组合作活动： 如图所示，将小球从平衡位置O点拉到A点由静止释放，振子在AB之间振动，振子相对平衡位置的位移（振子在某时刻的位移）为x,x在各段上随时间的变化情况： A→O: x的大小 ，方向 。 O→B: x的大小 ，方向 。 B→O: x的大小 ，方向 。 O→A: x的大小 ，方向 。 思考：振子在某时刻的位移（相对平衡位置的位移）与我们原来脑子里在某段时间内的位移有何区别？ 。 强调：在研究振动问题时通常说的振子的位移是指某时刻的位移，即振子相对平衡位置的位移x。因此在研究振动时，字母x具有双重含义：它既表示小球的位置(坐标)，又表示振子在某时刻的位移。 （3）弹簧振子的位移—时间图像 1.坐标的建立：用横坐标表示物体运动的时间t，纵坐标表示 振动物体运动过程中相对平衡位置的位移x